一种酒花自动添加装置及自动批量添加方法
技术领域
本发明涉及啤酒酿造领域，具体是一种酒花自动添加装置及自动批量添加方法。
背景技术
在啤酒酿造过程中，酒花是必不可少的原料，不同品种的酒花可以为啤酒提供其特殊的香气和苦味。同时，根据添加时机的不同，酒花为啤酒贡献的苦味、风味、香气等也不一样。在大批量生产的啤酒厂，酒花通常是在麦汁煮沸阶段加入的。酒花可分为颗粒酒花、酒花浸膏等，现在啤酒市场普遍使用颗粒酒花。颗粒酒花又是一个极易氧化的物质，必须要在低温隔氧的环境中保存，否则接触空气即发生缓慢氧化，失去原有的苦味。
在啤酒发展早些阶段，煮沸锅是常压煮沸的，煮沸锅加入酒花的方式是通过打开煮沸锅顶部投料口直接加入。现阶段，绝大多数啤酒工厂煮沸锅采用了低压动态煮沸的方式，使得不能直接从投料口添加酒花，均采用酒花循环罐打麦汁循环溶解的方式添加酒花。其具体形式为在煮沸锅的煮沸周期内，通过人工将颗粒酒花从酒花存储库中取出，添加到酒花循环罐中，一般工厂在煮沸周期内需加入三种酒花，则准备三个酒花循环罐。酒花添加到循环罐中后，再通过泵将麦汁引入到循环罐中溶解酒花，酒花再循环到煮沸锅内，将酒花溶解到麦汁中。
但是酒花循环罐方式添加酒花存在着以下四个问题：(1)、一个煮沸周期大约为两小时，平均每两小时就需从酒花存储库中搬运酒花，向酒花循环罐添加，人工劳动频次较高，并且属于重复劳动。且每次给煮沸锅添加酒花之前，操作人员需要得到中控室人员的指令，操作人员基本处于一直待命的状态；(2)、酒花循环罐添加酒花的方式麦汁损耗多，每次煮沸周期添加酒花均需要对酒花进行溶解循环，但是在麦汁煮沸完成，煮沸锅排空后，酒花循环罐及其循环管路均会残留有一定量的麦汁。四个煮沸周期为一个班次，班次结束后要进行清洗，一个班次损失一定量麦汁，平均一天有两个班次左右，高峰期有三个班次。同时，在班次结束后，清洗煮沸锅的同时，必须要清洗酒花循环罐及其循环管路，会带来一定的清洗液消耗，包括清洗碱液和清洗水的使用，日复一日，年复一年，从成本角度分析，麦汁损耗和清洗水损耗会带来相当大的经济损失；(3)、每次添加的酒花量均是人工手动进行称重计量的，人工手动计量可能会出现失误，增加了人工错误的点，如果酒花添加量错误，会对整个煮沸锅麦汁指标造成影响，降低了煮沸麦汁的产品品质；同时，电子秤计量的方式，不能自动记录每次酒花添加量，无法进行煮沸锅酒花添加生产工艺的质量追溯分析；(4)、每次均是人工添加不同酒花到不同酒花循环罐中，因为酒花循环罐有三个，在长期投料的情况下，工人可能会出现失误而加错循环罐，这样造成不同酒花添加的时间不对，对煮沸麦汁的生产工艺有重大影响，可能会造成这一煮沸周期的麦汁达不到生产要求的苦味和香味，从而降低麦汁质量，极端情况可能导致整锅麦汁报废，经济损失惨重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种酒花自动添加装置及自动批量添加方法，保证酒花在低温隔氧的环境中保存，且自动化称重传输进料，减少了劳动力，提高了酒花添加的准确度和精度。
本发明的技术方案为：
一种酒花自动添加装置，包括有多个酒花存储罐、酒花计量添加罐、CIP清洗管路、压缩空气进气管路、CO2管路、主管路、连接于每个酒花存储罐顶端和酒花计量添加罐顶部的分支管路、连接于每个酒花存储罐底端的第一管路、连接于酒花计量添加罐底端的第二管路；
所述的主管路的进口处连接有切断阀、主管路的出口处连接有排气阀，所述的每个酒花存储罐内且位于顶部均设置有存储罐喷洗清洗球，每个酒花存储罐内且位于底部均设置有进存储罐阀，每个存储罐喷洗清洗球与对应酒花存储罐上分支管路的一端连接，每个酒花存储罐上连接的分支管路的另一端均连接于主管路位于切断阀和排气阀之间的部分上，每个酒花存储罐上连接的分支管路上均连接有存储罐罐顶阀，所述的CIP清洗管路通过CIP阀与主管路的进口连接，压缩空气进气管路通过压缩空气阀与主管路的进口连接，CO2管路通过CO2阀与主管路的进口连接，每个进存储罐阀分别通过对应的管路与主管路的进口连接；
所述的每个酒花存储罐的罐壁上均固定有保温夹套，所述的每个酒花存储罐的顶部均设置有投料口，每个酒花存储罐内且位于底部均设置有螺旋输送机，螺旋输送机的出料端与对应的第一管路的进口连接，每个第一管路的出口均与酒花计量添加罐的进料口连接，每个第一管路上均设置有对应的存储罐出料阀；
所述的酒花计量添加罐的底部设置有称重模块，酒花计量添加罐内且位于顶部均设置有计量添加罐喷洗清洗球，计量添加罐喷洗清洗球与酒花计量添加罐上分支管路的一端连接，酒花计量添加罐上连接的分支管路的另一端通过进添加罐阀与主管路的进口连接，所述的第二管路的进口与酒花计量添加罐的底端连接，第二管路的出口与煮沸锅或酒花循环罐连接，第二管路上邻近其进口处连接有添加罐出料阀，第二管路上邻近其出口处连接有进料阀；
所述的每个酒花存储罐和酒花计量添加罐上均连接有压力变送器，所述的每个压力变送器、CIP阀、压缩空气阀、CO2阀、切断阀、排气阀、每个存储罐罐顶阀、每个进存储罐阀、螺旋输送机的驱动电机、存储罐出料阀、称重模块、进添加罐阀、添加罐出料阀、进料阀均与主控制器连接。
所述的压缩空气进气管路与主管路的连接管路上、CO2管路与主管路的连接管路上均设置有手动空气减压阀。
所述的螺旋输送机选用无轴螺旋输送机，无轴螺旋输送机包括有连接于酒花存储罐底端的驱动电机、设置于酒花存储罐内且位于底部的螺旋叶片，所述的驱动电机与主控制器连接，驱动电机的输出轴与螺旋叶片的内端固定连接，螺旋叶片的外端朝向对应第一管路的进口。
所述的主控制器通过一台变频器控制三台无轴螺旋输送机的驱动电机。
所述的酒花计量添加罐的顶端连接有泄压安全阀，所述的泄压安全阀与主控制器连接。
第二管路位于添加罐出料阀和进料阀之间的部分上连接有压缩空气回管路，所述的压缩空气回管路上设置有与主控制器连接的压缩空气回阀。
一种酒花自动批量添加的方法，具体包括有以下步骤：
(1)、不同种类的酒花分别通过投料口加入到对应的酒花存储罐中，投料结束后，将酒花存储罐的投料口全部关闭，主控制器启动运作；
(2)、主控制器首先控制CO2阀、所有进存储罐阀均打开，并关闭切断阀，CO2气体依次经过CO2管路、CO2阀和进存储罐阀进入到所有酒花存储罐内的底部，然后将所有存储罐罐顶阀和排气阀打开，所有酒花存储罐内的空气从存储罐喷洗清洗球进入到各个分支管路，再从各个分支管路进入到主管路，通过排气阀排出，酒花存储罐内充满CO2气体后，关闭所有存储罐罐顶阀和排气阀，并使得酒花存储罐内保持一定CO2气体压力，通过每个酒花存储罐上连接的压力变送器将每个酒花存储罐内的压力数据反馈给主控制器，实现主控制器的集中监控；
(3)、当主控制器接收到煮沸锅或酒花循环罐需要添加酒花的指令后，主控制器驱动所指定的酒花存储罐底部的螺旋输送机启动、并打开所指定的酒花存储罐上连接的存储罐出料阀，酒花存储罐内的酒花颗粒通过螺旋输送机并经存储罐出料阀输送至酒花计量添加罐，当接近主控制器设定的输送量要求时，螺旋输送机驱动电机的转速开始降低，直至酒花计量添加罐内的酒花达到设定输送量，主控制器控制螺旋输送机停止输送，并控制存储罐出料阀关闭、CO2阀和进添加罐阀打开，CO2气体依次经CO2管路、CO2阀和进添加罐阀进入到酒花计量添加罐内，此时切断阀仍为关闭状态，使得酒花计量添加罐内CO2气体达到一定压力，通过酒花计量添加罐上连接的压力变送器将酒花计量添加罐内的压力数据反馈给主控制器；酒花计量添加罐内CO2气体达到一定压力后，主控制器将添加罐出料阀打开，几秒后，将进料阀打开，酒花计量添加罐内的酒花通过CO2气体压力差输送至煮沸锅或酒花循环罐的内部，完成一次酒花输送；
(4)、定期喷吹清洗：主控制器首先将压缩空气进阀、切断阀和所有存储罐罐顶阀打开，压缩空气管路中的压缩空气依次经过主管路和每个酒花存储罐上的分支管路并通过存储罐喷洗清洗球进入到每个酒花存储罐内对罐壁进行吹扫；吹扫酒花存储罐罐壁完成后，关闭切断阀，打开所有进存储罐阀，压缩空气进入到所有酒花存储罐罐底螺旋输送机的位置，对螺旋输送机的螺旋叶片和酒花存储罐的罐底进行吹扫；吹扫酒花存储罐罐底完成后，关闭所有进存储罐阀，打开进添加罐阀，压缩空气进入到酒花计量添加罐，通过计量添加罐喷洗清洗球对酒花计量添加罐罐壁进行吹扫；
(5)、定期CIP清洗：主控制器首先将CIP阀、切断阀、所有存储罐罐顶阀和进添加罐阀打开，CIP清洗管路内的清洗液依次通过经过主管路和所有分支管路并通过存储罐喷洗清洗球和存储罐喷洗清洗球对酒花存储罐和酒花计量添加罐进行CIP清洗，清洗罐体的同时也清洗了连接管路和阀门，清洗完成后，按步骤(4)的定期喷吹清洗流程，采用压缩空气将装置中残留的水分吹干。
所述的酒花计量添加罐内CO2气体的设定压力大于煮沸锅内低压动态煮沸的压力，主控制器根据煮沸锅实时动态的压力反馈，结合酒花计量添加罐上压力变送器采集的压力数据，来调整酒花计量添加罐内的CO2压力，使得酒花计量添加罐内的CO2压力大于煮沸锅或酒花循环罐内压力的一定值，从而保证每次输送过程的压力差恒定，输送过程更加平稳可靠，当酒花计量添加罐的输送压力出现异常，则酒花计量添加罐上的泄压安全阀自动打开进行安全泄压，保证酒花计量添加罐输送过程的安全进行。
本发明的优点：
(1)、本发明的酒花存储罐一次投料可以供煮沸锅多个煮沸周期使用，极大的减少了劳动频次；
(2)、本发明采用主控制器自动化控制添加酒花，主控制器可以进行实时监控并根据需要修改酒花添加量，且自动化操控减少了劳动力、降低了人工投料所带来的投料错误率和投料量不匹配的风险，提高了啤酒生产工厂的自动化生产水平；
(3)、本发明杜绝了麦汁在酒花添加阶段的损耗，本发明为直接干投酒花的方式，不需要任何的酒花溶解循环，所以麦汁零损耗；
(4)、本发明酒花存储罐上设置有保温夹套，酒花存储罐内充填CO2气体，使得酒花始终在低温隔氧的环境中保存待用，避免酒花氧化，失去原有的苦味；
(5)、本发明采用无轴螺旋输送机输送酒花的方式，避免了在酒花输送中的卡料现象，增强了输送过程的稳定性，并且可以通过改变无轴螺旋输送机螺旋叶片的螺旋角大小的方式来控制输送精度；
(6)、本发明的每个酒花存储罐上均设置有对应的进存储罐阀、存储罐罐顶阀和压力变送器，从而实现各个酒花存储罐的独立控制，防止在加料时CO2气体的互串，避免由于单个酒花存储罐异常导致的整组加料停滞的可能性；
(8)、因为不同种类的酒花颗粒在煮沸周期的不同时间段进行添加，本发明主控制器通过一台变频器控制三台无轴螺旋输送机的驱动电机，减少了酒花自动添加装置的制造成本；
(9)、本发明酒花计量添加罐上设置有称重模块，一方面保证了酒花进料的精度，另一方面实时将每次计量数据传输给主控制器，使操作人员能够便捷的查看数据，更好的追溯生产工艺分析；
(10)、本发明酒花计量添加罐内CO2气体的设定压力大于煮沸锅内低压动态煮沸实时的压力一定值，使酒花输送过程不因煮沸锅压力变化而波动；
(11)、本发明减少了CIP清洗过程中的清洗液损耗，在多个班次进行一次清洗，相对与酒花循环罐一个班次洗一次的方式，大大降低了清洗的频次，同时每次清洗是采用压缩空气吹扫清洗，无清洗液损耗；只有使用较长的一段时间后，才和煮沸锅一起进行CIP清洗，并采用压缩空气将装置中残留的水分吹干，避免清洗液残留。
附图说明
图1是本发明酒花自动添加装置的结构示意图。
图2是本发明酒花存储罐内无轴螺旋输送机的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
见图1，一种酒花自动添加装置，包括有三个酒花存储罐1、酒花计量添加罐2、CIP清洗管路3、压缩空气进气管路4、CO2管路5、主管路6、连接于每个酒花存储罐1顶端和酒花计量添加罐2顶部的分支管路7、连接于每个酒花存储罐1底端的第一管路8、连接于酒花计量添加罐2底端的第二管路9；
主管路6的进口处连接有切断阀61、主管路6的出口处连接有排气阀62，每个酒花存储罐1内且位于顶部均设置有存储罐喷洗清洗球11，每个酒花存储罐1内且位于底部均设置有进存储罐阀12，每个存储罐喷洗清洗球11与对应酒花存储罐1上分支管路7的一端连接，每个酒花存储罐1上连接的分支管路7的另一端均连接于主管路6位于切断阀61和排气阀62之间的部分上，每个酒花存储罐1上连接的分支管路7上均连接有存储罐罐顶阀13，CIP清洗管路3通过CIP阀31与主管路6的进口连接，压缩空气进气管路4通过压缩空气阀41与主管路6的进口连接，CO2管路5通过CO2阀51与主管路6的进口连接，且压缩空气进气管路4与主管路6的连接管路上、CO2管路5与主管路6的连接管路上均设置有手动空气减压阀10，每个进存储罐阀12分别通过对应的管路与主管路6的进口连接；
每个酒花存储罐1的罐壁上均固定有保温夹套14，每个酒花存储罐1的顶部均设置有投料口15，每个酒花存储罐1内且位于底部均设置有无轴螺旋输送机16，无轴螺旋输送机16(见图2)包括有连接于酒花存储罐底端的驱动电机161、设置于酒花存储罐1内且位于底部的螺旋叶片162，驱动电机的输出轴163与螺旋叶片162的内端固定连接，螺旋叶片162的外端朝向对应第一管路8的进口，每个第一管路8的出口均与酒花计量添加罐2的进料口连接，每个第一管路8上均设置有对应的存储罐出料阀81；
酒花计量添加罐2的底部设置有称重模块21，酒花计量添加罐2内且位于顶部均设置有计量添加罐喷洗清洗球22，计量添加罐喷洗清洗球22与酒花计量添加罐上分支管路7的一端连接，酒花计量添加罐2上连接的分支管路7的另一端通过进添加罐阀23与主管路6的进口连接，第二管路9的进口与酒花计量添加罐2的底端连接，第二管路9的出口与煮沸锅101连接，第二管路9上邻近其进口处连接有添加罐出料阀24，第二管路9上邻近其出口处连接有进料阀25，第二管路9位于添加罐出料阀24和进料阀25之间的部分上连接有压缩空气回管路102，压缩空气回管路102上设置有压缩空气回阀103；
每个酒花存储罐1和酒花计量添加罐2上均连接有压力变送器104，酒花计量添加罐2的顶端连接有泄压安全阀105，每个压力变送器104、泄压安全阀105、CIP阀31、压缩空气阀41、CO2阀51、切断阀61、排气阀62、每个进存储罐阀12、每个存储罐罐顶阀13、无轴螺旋输送机16的驱动电机161、存储罐出料阀81、称重模块21、进添加罐阀23、添加罐出料阀24、进料阀25、压缩空气回阀103均与主控制器连接；且主控制器通过一台变频器控制三台无轴螺旋输送机16的驱动电机161。
根据实际酒花添加需要，可设置有一个或多个酒花存储罐1进行酒花的自动批量添加功能。
见图1和图2，一种酒花自动批量添加方法，具体包括有以下步骤：
(1)、三种酒花分别通过投料口15加入到对应的酒花存储罐1中，投料结束后，将酒花存储罐1的投料口15全部关闭，主控制器启动运作；
(2)、主控制器首先控制CO2阀51、三个进存储罐阀12均打开，并关闭切断阀61，CO2气体依次经过CO2管路5、CO2阀51和进存储罐阀12进入到三个酒花存储罐1内的底部，然后将所有存储罐罐顶阀13和排气阀62打开，三个酒花存储罐1内的空气从存储罐喷洗清洗球11进入到三个分支管路7，再从三个分支管路7进入到主管路6，通过排气阀62排出，酒花存储罐1内充满CO2气体后，关闭三个存储罐罐顶阀13和排气阀62，并使得酒花存储罐1内保持一定CO2气体压力，通过每个酒花存储罐1上连接的压力变送器104将每个酒花存储罐内的压力数据反馈给主控制器，实现主控制器的集中监控；
(3)、当主控制器接收到煮沸锅101需要添加酒花的指令后，主控制器驱动所指定的酒花存储罐1底部的无轴螺旋输送机16启动、并打开所指定的酒花存储罐1上连接的存储罐出料阀81，酒花存储罐1内的酒花颗粒通过无轴螺旋输送机16并经存储罐出料阀81输送至酒花计量添加罐2，当接近主控制器设定的输送量要求时，无轴螺旋输送机16驱动电机161的转速开始降低，直至酒花计量添加罐2内的酒花达到设定输送量，主控制器控制无轴螺旋输送机16停止输送，并控制存储罐出料阀81关闭、CO2阀51和进添加罐阀23打开，CO2气体依次经CO2管路5、CO2阀51和进添加罐阀23充入到酒花计量添加罐2内，此时切断阀61仍为关闭状态，使得酒花计量添加罐2内CO2气体达到一定压力，通过酒花计量添加罐2上连接的压力变送器104将酒花计量添加罐2内的压力数据反馈给主控制器；酒花计量添加罐2内CO2气体的设定压力大于煮沸锅101内低压动态煮沸的压力，主控制器根据煮沸锅实时动态的压力反馈，结合酒花计量添加罐2上压力变送器104采集的压力数据，来调整酒花计量添加罐2内的CO2压力，使得酒花计量添加罐2内的CO2压力大于煮沸锅101内压力的一定值，从而保证每次输送过程的压力差恒定，输送过程更加平稳可靠，当酒花计量添加罐2的输送压力出现异常，则酒花计量添加罐2上的泄压安全阀105自动打开进行安全泄压，保证酒花计量添加罐2输送过程的安全进行；酒花计量添加罐2内CO2气体达到一定压力后，主控制器将添加罐出料阀24打开，几秒后，将进料阀25打开，酒花计量添加罐2内的酒花通过自重和CO2气体压力差输送至煮沸锅101内部，完成一次酒花输送；
(4)、定期喷吹清洗：主控制器首先将压缩空气进阀41、切断阀61和三个存储罐罐顶阀13打开，压缩空气管路中的压缩空气依次经过主管路6和每个酒花存储罐1上的分支管路7并通过存储罐喷洗清洗球11进入到每个酒花存储罐1内对罐壁进行吹扫；吹扫酒花存储罐1罐壁完成后，关闭切断阀61，打开三个进存储罐阀12，压缩空气进入到三个酒花存储罐1罐底无轴螺旋输送机16的位置，对无轴螺旋输送机的螺旋叶片162和酒花存储罐1的罐底进行吹扫；吹扫酒花存储罐1罐底完成后，关闭三个进存储罐阀12，打开进添加罐阀23，压缩空气进入到酒花计量添加罐2，通过计量添加罐喷洗清洗球22对酒花计量添加罐2罐壁进行吹扫；
(5)、定期CIP清洗：主控制器首先将CIP阀21、切断阀61、三个存储罐罐顶阀13和进添加罐阀23打开，CIP清洗管路2内的清洗液依次通过经过主管路6和所有分支管路7并通过存储罐喷洗清洗球11和存储罐喷洗清洗球22对酒花存储罐1和酒花计量添加罐2进行CIP清洗，清洗罐体的同时也清洗了连接管路和阀门，清洗完成后，按步骤(4)的定期喷吹清洗流程，采用压缩空气将装置中残留的水分吹干。
实施例2
将实施例1中煮沸锅101改为传统的酒花循环罐，酒花颗粒添加到酒花循环罐中，酒花循环罐再通过引入麦汁循环，实现酒花添加到煮沸锅内。从而将传统的三个酒花循环罐改为只需要一个酒花循环罐即可。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
